TWI647733B - 離子源與離子植入系統 - Google Patents

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TWI647733B
TWI647733B TW103108861A TW103108861A TWI647733B TW I647733 B TWI647733 B TW I647733B TW 103108861 A TW103108861 A TW 103108861A TW 103108861 A TW103108861 A TW 103108861A TW I647733 B TWI647733 B TW I647733B
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詹姆士 貝福
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美商瓦里安半導體設備公司
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Abstract

一種離子源包括具有縱軸的離子源腔室，此離子源腔室用來將電漿界定於其中。此離子源也包括分體式螺線管元件，其包括第一螺線管和第二螺線管，它們沿著離子源腔室的相對兩側以對話模式而配置，其中第一螺線管和第二螺線管均包括：金屬構件，其具有平行於離子源腔室之縱軸的長軸；以及主線圈，其具有平行於長軸的線圈軸，且包括多個纏在金屬構件上的繞組。主線圈界定線圈覆蓋區，此線圈覆蓋區大於離子源腔室的離子源腔室覆蓋區。

Description

離子源與離子植入系統
本發明涉及離子植入(ion implantation)和半導體製造，特別是涉及改良的離子源(ion sources)。
在諸如半導體元件製造和太陽能電池製造等高容量製造過程中，提高基底(substrate)產量的需求在持續增長。這就要求包括離子植入在內的多個工序的產量都得提高。在一示例中，隨著矽晶圓(silicon wafers)的尺寸不斷放大，需要使用電流輸出大很多的離子源以滿足所需的晶圓產量。
束線式(Beamline)離子植入裝置可使用間接受熱式陰極(indirectly heated cathode,IHC)離子源或者其他使用細長孔(aperture)來萃取離子束的離子源。得到較高的用於植入的離子流的一種方式是在指定離子密度的情形下使用具有較長萃取孔的離子源，以便從離子源萃取較大的總離子流。偶極磁鐵(Dipole magnet)用來產生磁場，以便增大諸如間接受熱式陰極離子源等具有較緊湊的光學萃取元件且萃取孔通常長度不超過約100mm 的傳統離子源的電漿(plasma)密度。然而，這種偶極磁鐵不會在萃取孔較長的細長離子源中產生想要的離子束均勻度。鑒於上述原因，值得注意的是，有必要改良離子植入裝置，特別是開發離子源技術以提高離子源的電流產生能力，同時保留可接受的離子束性能。
本文概述的目的是簡要介紹後文將在“具體實施方式”中做深入闡述的各種概念之精選。本文概述不欲確定提出申請專利範圍的標的物的主要特徵或基本特徵，也不欲協助確定提出申請專利範圍的標的物的範圍。
在一實施例中，一種離子源可包括具有縱軸的離子源腔室(chamber)，此離子源腔室用來將電漿界定於其中。此離子源也可包括分體式(split)螺線管元件(solenoid assembly)，其包括第一螺線管和第二螺線管，它們沿著離子源腔室的相對兩側以對話模式(mutually)而配置，其中第一螺線管和第二螺線管均包括：金屬構件，其具有平行於離子源腔室之縱軸的長軸；以及主線圈，其具有平行於長軸的線圈軸，且包括多個纏在金屬構件上的繞組(windings)。主線圈界定線圈覆蓋區(footprint)，其大於離子源腔室的離子源腔室覆蓋區。所述第一螺線管中的所述金屬構件的末端和所述第二螺線管中的所述金屬構件的末端之間具有間隙。 所述主線圈的長度至少大於所述離子源腔室的長度的2倍，且所述主線圈的寬度至少大於所述離子源腔室的寬度的2倍。
在又一實施例中，一種用於基底植入的離子植入系統包括具有縱軸的離子源腔室，此離子源腔室用來將電漿界定於其中。此離子植入系統也包括分體式螺線管元件，其包括第一螺線管和第二螺線管，它們沿著離子源腔室的相對兩側以對話模式而配置。第一螺線管和第二螺線管均可包括：金屬構件，其具有平行於離子源腔室之縱軸的長軸；主線圈，其具有平行於長軸的線圈軸，且包括多個纏在金屬構件上的繞組，主線圈界定覆蓋離子源腔室的覆蓋區；以及射束元件(beam components)，其引導從離子源腔室萃取的一束離子前往基底。所述第一螺線管中的所述金屬構件的末端和所述第二螺線管中的所述金屬構件的末端之間具有間隙。所述主線圈的長度至少大於所述離子源腔室的長度的2倍，且所述主線圈的寬度至少大於所述離子源腔室的寬度的2倍。
95‧‧‧離子束
100‧‧‧離子植入系統
101‧‧‧電源供應器
102‧‧‧離子源
104‧‧‧電極
106‧‧‧質量分析磁鐵
108、112‧‧‧減速台
110‧‧‧校正磁鐵
114‧‧‧支撐件
200、250、600、620、700‧‧‧分體式螺線管離子源
202、252、602‧‧‧離子源腔室
203、253‧‧‧分體式螺線管組件
204、255、604、702‧‧‧螺線管
205、256‧‧‧主線圈
206、704‧‧‧線圈
207、209‧‧‧線圈軸
208‧‧‧金屬平板
212、262、606‧‧‧縱軸
214‧‧‧平面
216‧‧‧覆蓋區
218‧‧‧外緣部位
220‧‧‧區域
222‧‧‧內緣部位
224‧‧‧電流源
254‧‧‧孔
258‧‧‧調整線圈
260‧‧‧金屬構件
264‧‧‧離子
272‧‧‧均勻磁場
502、504、506、512、514、516、518‧‧‧曲線
608‧‧‧磁場線
610‧‧‧面板邊緣
612‧‧‧萃取面
706‧‧‧板
LA‧‧‧孔長
LS‧‧‧長度
圖1是根據本發明的各實施例而提出的一種離子植入系統。
圖2A是根據本文實施例而提出的一種離子源的側面圖。
圖2B是圖2A之離子源的俯視圖。
圖2C是圖2A之離子源的端視圖。
圖3是根據額外實施例而提出的另一種離子源的透視圖。
圖4A是根據各實施例而提出的圖3之離子源的操作過程側面圖。
圖4B是圖4A所示之離子源的操作情境的俯視圖。
圖4C是圖4A所示之離子源的操作情境的端視圖。
圖5A是根據本發明之實施例而配置的離子源中的磁場強度變化。
圖5B是根據本發明之實施例而配置的離子源中的磁場強度的試驗變化與模擬變化的對照圖。
圖6A是在離子源腔室和分體式螺線管元件的一種示範組態下離子源中的磁場。
圖6B是在離子源腔室和分體式螺線管元件的另一種示範組態下離子源中的磁場。
圖7是離子源的另一實施例的端視圖。
下面將配合附圖來全面闡述本發明，本發明的各實施例繪示於這些附圖中。然而，本發明也可體現為許多不同的形態，而不應理解為局限於本文所列舉的實施例。確切地說，提供這些實施例是為了使揭露的內容完整而透徹，且將本發明的技術方案 範圍完全傳達給熟悉本專業的技術人員。在所有附圖中，相同的元件符號代表相同的元件。
各實施例涉及能夠產生高電流離子源的裝置和系統。請參照附圖，圖1是包括離子源102的離子植入系統100的方塊圖。 電源供應器101提供所需的能量給離子源102，離子源102經配置以產生特定物種的離子。所產生的離子從離子源被萃取，穿過一系列電極104(萃取電極)而形成離子束95，此離子束95經各種射束元件(106、108、110、112)的引導和操縱而前往基底。具體而言，萃取後，離子束95穿過質量分析磁鐵(mass analyzer magnet)106。此品質分析器具有特定磁場，使得只有具有想要的質荷比(mass-to-charge ratio)的離子才能夠從分析器中穿過。具有想要物種的離子穿過減速台(deceleration stage)108而前往校正磁鐵110。校正磁鐵110經賦能(energized)以便根據外加磁場的強度和方向來使離子細束(beamlets)發生偏轉，從而提供帶狀離子束且使其前往放置在支撐件(例如，平臺)114上的工件或基底。在有些情況下，第二減速台112可配置在校正磁鐵110與支撐件114之間。當離子在基底中與電子、原子核發生碰撞時會損失能量，且根據加速能量，它們會停在基底內想要的深度處。
本文實施例可以離子植入系統的形式來實施，如離子植入系統100。具體而言，本文實施例可使用後文所述的新型“分體式螺線管”離子源來實施。圖2A至圖4C繪示為分體式螺線管離子 源的實施例，它們在各實施例中可用作離子植入系統100的離子源102。在其他實施例中，分體式螺線管離子源作為獨立的元件，或者可配置在任何其他使用離子源的裝置中。
術語“分體式螺線管”和“分體式螺線管元件”是指一種組態或磁性元件，其包括兩個或更多個分開的主線圈且主線圈的軸線通常相互平行對齊，其中每個線圈纏繞在金屬件或構件上。這兩個或更多個的主線圈將類似於螺線管的性能賦予這兩個或更多個的主線圈之間的區域或空間，此空間包含離子源腔室。然而，不同於理想圓柱體螺線管以環繞方式包圍離子源腔室，分體式螺線管組件的兩個或更多個的“分體式螺線管”只是沿著被開放空間分隔開的分離部位來綁定(bound)離子源。這有助於從被分體式螺線管元件綁定的離子源腔室方便地萃取離子束。
在分體式螺線管元件的指定螺線管中，每個主線圈都纏繞在金屬構件上，此金屬構件在兩個維度上相對較長，在第三維度上相對較短。顯然，主線圈，連同其金屬構件一起在本文可稱為“螺線管”。螺線管通常可呈平面形，但也可如圖7所示至少沿著一個方向彎曲。如後文所述，這一磁性元件是用來在主線圈之間的空間內產生均勻磁場。這使得此類分體式螺線管離子源的長度可放大到傳統偶極磁結構按常規所不能達到的大尺寸，其中傳統偶極磁結構是用來在傳統離子源中產生磁場。
請參照圖2A，其繪示為分體式螺線管離子源200的側面 圖。圖2B繪示為分體式螺線管離子源200的俯視圖，而圖2C繪示為分體式螺線管離子源200的端視圖。如這些圖所示，分體式螺線管離子源200包括離子源腔室202，此離子源腔室202被分體式螺線管組件203綁定，其中分體式螺線管組件203包括位於離子源腔室202一側的螺線管204和位於相對側的另一螺線管204。 離子源腔室202通常可按照已知技術來構建。離子源腔室202和螺線管可附著在其他結構(未繪示)上。在各實施例中，離子源腔室202可構建成伯納(Bernas)型離子源、間接受熱式陰極離子源或其他類型的離子源。關於這一點，實施例不受限定。離子源腔室202的特徵在於縱軸212(也稱為“長軸”)，其平行於圖中所用的迪卡爾坐標系的X方向。離子源腔室通常沿著縱軸212而伸長，在一些實施例中可延伸長達半米或更長。
如圖所示，螺線管204都具有平面214，其面朝彼此且延伸而形成圍繞離子源腔室202的覆蓋區216，如圖2B所示。具體而言，覆蓋區216表示主線圈205在X-Z平面內的投影區。如後文所述，螺線管204經配置以便在離子源腔室202中產生均勻磁場，這除了使此類離子源有能力放大到更大尺寸外，還有助於產生更均勻的離子束。如此一來，便可利用分體式螺線管離子源200來得到具有可接受的射束均勻度的高電流離子束。
在本文實施例中，螺線管可包括主線圈和一組可選調整線圈(trim coils)。這具體繪示於圖2A至圖2C中，其繪示為主線 圈205纏繞在金屬平板208上。金屬平板208沿著平行於離子源腔室202之縱軸212的方向而伸長。主線圈205的線圈軸207通常平行於離子源的縱軸212。金屬平板用來阻擋每個線圈的外緣部位所產生的磁場延伸到包含離子源腔室202的區域內。在各實施例中，金屬平板208可以是鋼或類似的金屬。如圖所示，金屬平板延伸到每個螺線管204的線圈的外端之外，以便遮罩掉每個螺線管的外緣部位218所產生的磁場，防止其穿入到各別螺線管204之間的區域220。因此，當電流從電流源224被傳送到主線圈205時，由相對放置的主線圈205所產生且穿入到離子源腔室202的磁場是從每個主線圈205的內緣部位222產生，如圖2A所示。
在各實施例中，除主線圈205外，在每個螺線管204的相對兩端還包括一對調整線圈206。如圖2A所示，調整線圈206的調整線圈軸209與主線圈205的線圈軸207對齊。每個調整線圈206耦接到電流源226，電流源226獨立於電流源224。如此一來，調整線圈206經配置以便必要時接收與傳送給主線圈205的電流相比不同量的電流。雖然傳送給主線圈205和調整線圈206的電流的方向通常可相同，但是調整線圈206中的電流也可與主線圈205中的電流方向相反。如後文所述，調整線圈206可用來調整在離子源腔室202附近產生的磁場。
顯然，分體式螺線管離子源200比使用偶極源磁鐵的傳統離子源佔優勢。分體式螺線管離子源200特別體現出理想螺線 管的有用特性。在無限長的理想螺線管中，內部磁場是均勻的，且磁場強度與距離螺線管軸線的遠近無關。故，圍繞離子源腔室的理想圓柱體螺線管磁鐵可在其中產生均勻的磁場。然而，從理想螺線管內的離子源腔室萃取離子卻不可行，因為離子源腔室除了其末端外被螺線管完全包圍。
藉由提供包含兩個螺線管的分體式螺線管元件，分體式螺線管離子源200將以下兩者的益處結合在一起：與理想螺線管一樣具有相對均勻磁場和容易從中萃取均勻離子束的易接入(easily accessibly)離子源腔室202，下文將做深入討論。尤其是，分體式螺線管離子源200的變體可在離子源腔室202內提供近乎均勻的磁場，包括在離子源腔室202的被提取了離子束的區域中提供近乎平行排列的磁場線。如此一來，通過延長位於此類離子源腔室側翼的分體式螺線管組件的長度，便能夠使離子源腔室202尺寸放大。
根據本文實施例，分體式螺線管元件沿縱軸212的長度可介於250mm至2000mm之間，且離子源腔室的長度LS約為100mm至500mm，而離子源腔室202的孔211的孔長LA小於或等於LS。此外，對於指定的分體式螺線管離子源，如分體式螺線管離子源202，分體式螺線管組件203沿縱軸212的長度通常大於LS。
根據另一些實施例，圖3是另一分體式螺線管離子源250在操作時的透視圖。分體式螺線管離子源250包含離子源腔室252 和分體式螺線管組件253，分體式螺線管組件253包括一對螺線管255，它們在離子源腔室252的相對兩側延伸。在此實施例中，螺線管255均包括主線圈256和一對調整線圈258，調整線圈258以類似於圖2A至圖2C所示之分體式螺線管的排列方式進行排列。具體而言，主線圈256和調整線圈258均纏繞在細長扁平的金屬構件260上，其中金屬構件260的長度方向平行於離子源腔室252的縱軸262而延伸。當電流流經螺線管255時，會產生穿過離子源腔室252之中心的均勻磁場272。再如圖3所示，當離子源腔室252中產生電漿(未繪示)時，含有離子264的離子束便可從離子源腔室被萃取出來。因為有均勻磁場272，所以當離子束被萃取時，其在整個寬度上都是均勻的。
圖4A、圖4B和圖4C分別是分體式螺線管離子源250的側面圖、俯視圖和端視圖，其突出了本文實施例的更多優點。 圖4A中也繪示了離子源腔室252的孔254。也請參照圖4C，電漿266中產生的離子透過孔254被萃取出來，且可經萃取系統(未繪示)加速以便引導離子264以具有想要的能量的離子束形式前行。 孔254的特徵在於沿著離子源腔室252之縱軸262的孔長LA。孔的長度可用來界定當離子264從離子源腔室252被萃取出來時離子264所形成的離子束的初始尺寸或寬度。
藉由放大離子源腔室252的長度LS，孔長LA可隨之放大，從而增大一束離子264的尺寸。對於指定的電漿密度，這會 導致離子流隨著LS的增大而按比例放大。由於此類離子源腔室原則上只需要增大沿X方向的長度，所以為了產生較大電流而根據本文實施例構建的離子源的放大較為簡單。在圖4A具體繪示的示例中，離子源腔室252的長度LS為325mm。一個試驗性實施例提供了一種適用於間接受熱式陰極離子源、具有類似尺寸且孔長LA為250mm的可操作離子源腔室，從而使電流性能相比傳統間接受熱式陰極離子源有所提高，其中傳統間接受熱式陰極離子源通常長度不超過100mm。舉例而言，基於間接受熱式陰極離子源且具有55mm萃取孔的傳統裝置產生約50mA電流，而根據本文實施例來設計且具有225mm萃取孔的裝置則產生120mA或更大的高品質射束電流。
另外，在本文實施例中，即使離子源放大到較大尺寸，如長度大於100mm的尺寸，離子源內的磁場均勻度卻是增加的。 圖5A將根據本文實施例而構建的分體式螺線管離子源的磁場均勻度與傳統偶極磁鐵離子源的磁場均勻度做比較。曲線502代表就偶極磁鐵離子源而言磁場強度(單位：特斯拉)隨位置而變化的函數，其顯示沿X方向橫跨350mm範圍(近似為上述325mm間接受熱式陰極離子源的長度)的離子源中間區域的計算磁場變化。在此情形下，離子源兩端(-175mm和+175mm)的磁場強度最大，中心區域減小約三分之二。
與這種磁場強度極度不均勻形成鮮明對比的是，曲線504 和506表示在與偶極磁鐵案例相同的範圍內分體式螺線管離子源的計算磁場強度，其顯示在整個350mm範圍內磁場強度的變化小於10%。在分體式螺線管離子源的實施例中，可得到約200高斯(0.02特斯拉)的磁場。特別是，曲線504代表不提供電流給調整線圈時的磁場強度，而曲線506代表提供定量電流給調整線圈時的磁場強度。當不提供電流給調整線圈時，磁場強度(曲線504)呈“皺眉”形，磁場強度在中心點達到峰值；而當提供定量電流給調整線圈時，磁場強度(曲線506)呈“微笑”形，磁場強度在中心點達到最小值。值得注意的是，提供給調整線圈的電流程度可用來進一步調整磁場強度隨位置而變化的函數的形狀，使得微笑或皺眉能夠最小化。
圖5B提供更多詳細資料來比較分體式螺線管離子源所產生的磁場強度均勻度的類比資料和試驗資料。曲線512是不提供調整線圈電流時沿X方向的類比磁場強度，而曲線514是不提供調整線圈電流時的實測磁場強度。曲線516是提供調整線圈電流時的類比磁場強度，而曲線518是提供調整線圈電流時的實測磁場強度。對於曲線518，當施加調整線圈電流時，磁場強度的最大變化只有約5%。
除了使沿著離子源之長度方向(平行於X軸)的磁場強度變化減小外，本文實施例之分體式螺線管離子源設計還具有調整離子源不同部位的磁場方向以便形成最佳射束幾何形狀的能 力。圖6A和圖6B是關於根據本文實施例而提出的分體式螺線管離子源的離子源腔室602中的磁場形狀的模擬結果。這兩個圖是X-Z平面的俯視圖，離子束(未繪示)朝著頁面頂部射出。在圖6A中，分體式螺線管離子源600包括離子源腔室602，其沿Z方向的中心點與分體式螺線管604的縱軸606對齊。當離子源腔室602使其中心點與分體式螺線管604的中心點對齊時，靠近面板(faceplate)(面板和萃取裝置未繪示)邊緣610的磁場線608(繪示為虛線)實質上是彎曲的，繪示為朝著面板邊緣610中心的向外鼓凸(outward bulge)。由於面板邊緣610朝著離子射出分體式螺線管離子源600的萃取面612而配置，故磁場線曲率(curvature)會影響射出離子的軌跡。
在圖6B中，分體式螺線管離子源620包括相同的離子源腔室602，此時其中心點相對於分體式螺線管604的縱軸606沿Z方向而前移15mm。在此情形下，靠近面板邊緣610的磁場線608實質上是直的。若希望在從分體式螺線管離子源萃取的離子束的寬度上都形成平行的離子軌跡，則後者實施例會很有用。
除了上文所揭露的通常為平面的分體式螺線管離子源外，本文實施例還包括一對螺線管具有圖7所示之彎曲橫剖面的螺線管離子源。圖7之分體式螺線管離子源700可具有分體式螺線管離子源200的大體形狀，只是沿著所示的端視圖來看，這對相對放置的螺線管702是彎曲的。在此情形下，每個線圈704是 圍繞在彎曲的(而不是平的)板706上。螺線管702通常向內彎曲，以便置於環繞離子源腔室202的曲線的部位上。
本文所述的具體實施例並非對本發明技術方案範圍的限定。事實上，有了前文的闡述和附圖，熟悉本專業的技術人員不僅能清楚瞭解本文所述的實施例，而且也能清楚瞭解本發明的其他各種實施例及修飾。因此，此類其他實施例及修飾應屬於本發明技術方案範圍。此外，雖然在本文本發明是在特定環境下為實現特定用途以特定方式來實施，然而熟悉本專業的技術人員應當明白的是，其效用並不限於此，本發明可在許多環境下為實現許多用途以有利的方式來實施。

Claims (15)

  1. 一種離子源，包括：離子源腔室，其具有縱軸，所述離子源腔室用來將電漿界定於其中；以及分體式螺線管元件，其包括第一螺線管和第二螺線管，所述第一螺線管和所述第二螺線管沿著所述離子源腔室的相對兩側以對話模式而配置，所述第一螺線管和所述第二螺線管均包括：金屬構件，其具有平行於所述離子源腔室之所述縱軸的長軸，以及主線圈，其具有平行於所述長軸的線圈軸，且包括纏在所述金屬構件上的多個繞組，所述主線圈界定線圈覆蓋區，所述線圈覆蓋區大於所述離子源腔室的離子源腔室覆蓋區，其中所述第一螺線管中的所述金屬構件的末端和所述第二螺線管中的所述金屬構件的末端之間具有間隙，且其中所述主線圈的長度至少大於所述離子源腔室的長度的2倍，且所述主線圈的寬度至少大於所述離子源腔室的寬度的2倍。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的離子源，還包括第一電流源，所述第一電流源耦接到所述第一螺線管和所述第二螺線管，其中當所述第一電流源將主電流傳輸給所述第一螺線管和所述第二螺線管時，所述第一螺線管和所述第二螺線管相互作用以產生平行於所述縱軸而延伸的磁場。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的離子源，其中所述第一螺線管和所述第二螺線管還包括：第一調整線圈和第二調整線圈，其配置在各別螺線管的相對兩 端，且界定調整線圈軸，所述調整線圈軸與各別螺線管的所述線圈軸同軸。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的離子源，還包括第二電流源，所述第二電流源獨立於所述第一電流源，且耦接到所述第一調整線圈和所述第二調整線圈，其中所述第一調整線圈和所述第二調整線圈經配置以調整所述離子源的磁場分佈，所述磁場分佈包括所述離子源腔室中沿著所述縱軸的磁場強度變化，其中當所述第二電流源提供第一調整線圈電流時，所形成的第一磁場分佈包括所述離子源腔室的中間區域比所述離子源腔室的末端部位具有相對較高的磁場強度，以及其中當所述第二電流源提供第二調整線圈電流時，所形成的第二磁場分佈包括所述離子源腔室的中間區域比所述離子源腔室的末端部位具有相對較低的磁場強度。
  5. 如申請專利範圍第3項所述的離子源，還包括第二電流源，所述第二電流源獨立於所述第一電流源，且耦接到所述第一調整線圈和所述第二調整線圈，所述第二電流源經配置以提供調整線圈電流，所述調整線圈電流：按第一組態傳輸，方向與所述分體式螺線管元件之所述主線圈所產生的所述螺線管之主線圈電流相同；以及按第二組態傳輸，方向與所述螺線管的所述主線圈電流相反。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的離子源，其中所述分體式螺線管組件包括250mm至2000mm的沿所述縱軸的長度，且所述 離子源腔室包括100mm至500mm的沿所述縱軸的離子源長度。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的離子源，還包括萃取元件，所述萃取元件經配置以便從所述離子源腔室萃取束寬大於或等於100mm的離子束。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的離子源，其中所述分體式螺線管組件經操作以便沿著所述離子源的萃取邊緣而產生平行於所述離子源腔室的所述縱軸的磁場，離子束是從所述萃取邊緣離開所述離子源腔室。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的離子源，其中所述離子源包括離子萃取面，離子從所述離子萃取面離開所述離子源，其中所述離子源腔室的中心點相對於所述金屬構件的長軸向所述離子萃取面移動。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的離子源，其中所述離子源腔室包括間接受熱式陰極離子源腔室。
  11. 一種離子植入系統，用於基底植入，所述離子植入系統包括：離子源腔室，其具有縱軸，所述離子源腔室用來將電漿界定於其中；分體式螺線管元件，其包括第一螺線管和第二螺線管，所述第一螺線管和所述第二螺線管沿著所述離子源腔室的相對兩側以對話模式而配置，所述第一螺線管和所述第二螺線管均包括：金屬構件，其具有平行於所述離子源腔室之所述縱軸的長軸；主線圈，其具有平行於所述長軸的線圈軸，且包括纏在所述金 屬構件上的多個繞組，所述主線圈界定覆蓋所述離子源腔室的覆蓋區；以及射束元件，其引導從所述離子源腔室萃取的一束離子前往所述基底，其中所述第一螺線管中的所述金屬構件的末端和所述第二螺線管中的所述金屬構件的末端之間具有間隙，且其中所述主線圈的長度至少大於所述離子源腔室的長度的2倍，且所述主線圈的寬度至少大於所述離子源腔室的寬度的2倍。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的離子植入系統，還包括第一電流源，所述第一電流源耦接到所述第一螺線管和所述第二螺線管，其中當所述第一電流源將主電流傳輸給所述第一螺線管和所述第二螺線管時，所述第一螺線管和所述第二螺線管相互作用以產生平行於所述縱軸而延伸的磁場。
  13. 如申請專利範圍第11項所述的離子植入系統，其中所述分體式螺線管元件包括0.5米至兩米的沿所述縱軸的長度，且所述離子源腔室包括0.2米至0.5米的沿所述縱軸的離子源長度。
  14. 如申請專利範圍第11項所述的離子植入系統，其中所述離子源還包括萃取元件，所述萃取元件經配置以便從所述離子源腔室萃取束寬大於0.1米的離子束。
  15. 如申請專利範圍第11項所述的離子植入系統，其中所述離子源腔室包括間接受熱式陰極離子源腔室。
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